氮素穗肥施用期對一季秈粳雜交稻氮肥效率、產量和品質的影響

樂麗紅 劉凱麗 陳忠平 王斌強 唐舟 程飛虎 張昆

（1 江西農業大學南昌商學院，332020，江西共青城；2 江西省農業技術推廣中心，330046，江西南昌；3 江西省紅壤及種質資源研究所，330045，江西南昌）

幼穗分化期是水稻生長發育過程中最為關鍵的一個時期，也是產量形成的關鍵時期，此時提供充足的養分可促進“源庫流”運行順暢，保障穗軸、枝梗和穎花等組織發育完全，減少退化[1]。水稻在幼穗分化到抽穗期間追施的肥料都稱穗肥，增施穗肥可保證有效分蘗數，促進幼穗一、二枝梗和穎花分化，防止穎花退化，增加穗粒數和籽粒庫容量，提高結實率和千粒重[2-4]。研究[5]表明，穗肥施用時間在一季稻種植中因苗情不同而異，穩長型的水稻在倒2 葉時期或倒3 葉和倒2葉時期分量等次施入，旺長型水稻的穗肥延后至倒1 葉或者抽穗期施入，不足型水稻則是在倒3葉期一次性施入。

秈粳雜交稻是21 世紀初培育的超級雜交稻，是指粳型（含偏粳型）不育系與偏秈型恢復系或秈型不育系與偏粳型恢復系組配而成的雜交稻組合，具有穗大粒多、充實度高、抗倒性好、產量潛力大、生產優勢強等特點，特別是中后期生長優勢明顯[6]。而現在的高產栽培中多采用秈稻的管理方式進行，由于秈粳雜交稻灌漿時間約60d，比秈稻（40d）長20d，而較早的穗肥施用可能會對籽粒灌漿后期產生一定影響，因此需要針對秈粳雜交稻生育期長的特點開展穗肥合理施用時期的研究。本研究通過設置氮素穗肥不同施用時期，分析產量及其構成因素、劍葉相對葉綠素含量（SPAD 值）、灌漿期干物質積累和稻米品質的變化，為秈粳雜交稻優質高效栽培提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況與試驗材料

試驗于2019-2020 年在江西省紅壤及種質資源研究所進賢基地（116°20?24?E，28°15?30?N）進行。供試土壤為紅壤性水稻土，耕層（0～20cm）土壤含有機質25.82g/kg、全氮1.63g/kg、堿解氮164.85mg/kg、有效磷 15.96mg/kg、速效鉀167.73mg/kg、pH 5.15。供試品種為秈粳雜交稻甬優12，作一季中稻種植。

1.2 試驗設計

以不施氮素小區為對照，以水稻施氮量255kg/hm2、基肥:分蘗肥:穗肥=4:3:3 為基本施用條件，穗肥施用期有8 個，分別為抽穗前35d、抽穗前28d、抽穗前21d、抽穗前14d、抽穗前7d、抽穗期、抽穗后7d 和抽穗后14d。2019 年5 月13日播種，6 月9 日移栽，8 月25 日抽穗，10 月24日收獲。2020 年5 月14 日播種，6 月11 日移栽，8 月27 日抽穗，10 月26 日收獲。

采取隨機區組試驗，每個處理3 次重復，小區面積40.0m2，小區間做埂并覆膜以免串水串肥，手工栽插，秧齡為25d，栽插規格26.7cm×20.0cm，小區間四周設置保護行。磷鉀肥施用為磷肥90kg/hm2、鉀肥180kg/hm2，磷肥作基肥一次施入，鉀肥按基肥:穗肥=1:1 施用，穗肥在抽穗前35d 施用。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 產量及其構成因素 抽穗期各小區隨機調查水稻50 穴，測定有效穗數。水稻成熟后，每小區按平均有效穗數取代表性植株5 穴，考察穗粒數、結實率和千粒重，計算理論產量。每個小區單獨測產，扣除水分雜質后折算實際產量。2020 年試驗僅測定小區產量。

1.3.2 抽穗后干物質積累量 分別在抽穗期與成熟期，按各小區平均莖蘗數取代表性植株5 穴，剪去根后，分莖鞘、葉和穗3 部分分別裝袋，于105℃下殺青0.5h 后，于80℃下烘干至恒重并測定各器官干物質量。

1.3.3 齊穗后劍葉SPAD 值 分別在齊穗期、齊穗后10、20、30、50 和60d 用SPAD-502 葉綠素儀測定標記好的主莖劍葉SPAD 值。

1.3.4 氮肥利用效率 氮肥農學利用率=（施氮后所獲得的籽粒產量–不施氮后所獲得的籽粒產量）/氮肥投入量；氮肥偏生產力=施氮后所獲得的籽粒產量/氮肥投入量。

1.3.5 稻米品質 水稻籽?？挤N結束后，儲藏3 個月后測定稻米品質，包括出糙率、精米率、整精米率、粒長、粒長寬比、堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉含量、膠稠度和堿消值共10 個性狀，采用農業部NY/T 83-1988《米質測定方法》進行測定。

1.4 數據處理

采用Excel 2010和SPSS進行數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 氮素穗肥施用期對秈粳雜交稻產量及其構成因素的影響

2019-2020 年不同處理產量有相同的趨勢，隨著穗肥施用期的推遲，呈現先增加后降低的趨勢。2 年的產量與處理間的方差分析（表1）表明，產量在年度間的差異遠小于處理間的差異，且年度與處理間的互作效益差異也不顯著，而處理間的差異達極顯著水平。因此，產量的數據取2 年的平均數進行分析。

從表2 可知，在抽穗前14d 施用穗肥產量達到最高，為12.90t/hm2，相比其他處理增產1.73%～11.38%，與抽穗前21d 處理差異未達顯著水平，與其他處理的差異都達到顯著水平。穗肥施用期對千粒重及結實率影響較小，對有效穗數、穗粒數及庫容量有影響，重點是抽穗前施用穗肥影響較大，抽穗后施用穗肥影響較小。抽穗前施用穗肥，隨著穗肥施用時間的推遲，有效穗數、穗粒數及庫容量均呈先增加后降低的趨勢；有效穗數在抽穗前28d 時施用最高，抽穗前14d 次之，兩者差異不顯著；穗粒數及庫容量在抽穗前14d 施用最高，與其他處理差異顯著。這說明抽穗前21～14d 施用穗肥，有效穗數多，穗大粒多，確保了大庫容。產量及其構成因素的相關分析結果（表3）顯示，穗粒數與產量的關系達到極顯著正相關，相關系數0.525，表明增產原因為提高了穗粒數，增加了水稻庫容量。

表2 氮素穗肥施用期對產量（2 年平均）及其構成因素的影響（2019 年）Table 2 Effects of application time of N fertilizer at spike differentiation stage on rice yield(average of two-year yield)and its components in 2019

表3 產量及其構成因素的相關系數（2019 年）Table 3 Correlation coefficients between yield and its components in 2019

2.2 氮素穗肥施用期對秈粳雜交稻齊穗后劍葉SPAD 值的影響

從圖1 可以看出，穗肥施用時期對齊穗后不同時間的劍葉SPAD 值有顯著影響。齊穗后SPAD值呈先增加后降低的趨勢，齊穗后10d SPAD 值達到最大值，且齊穗后10 和20d 時各處理間SPAD值差異較小。齊穗后35d 隨著穗肥施用時期的推遲，SPAD 值逐漸增加，表明穗肥后移能夠提高籽粒灌漿后期劍葉葉綠素含量，延長劍葉的光合性能時間。

圖1 齊穗后不同時間的劍葉SPAD 值（2019 年）Fig.1 SPAD values of flag leaves at different time after full heading(2019)

2.3 氮素穗肥施用期對秈粳雜交稻灌漿期干物質積累的影響

從圖2 可以看出，穗肥施用期對水稻群體質量和灌漿期的干物質積累量影響較大。抽穗期群體干物質量隨著穗肥施用時間的推遲逐漸降低，完熟期群體干物質量和抽穗至成熟期群體干物質積累量呈先增加后降低的趨勢，并在抽穗前14d 施用時均達到最大值，分別為28.20 和10.22t/hm2。這說明，秈粳雜交稻穗肥施用時間為抽穗前21d～抽穗前14d，早施或晚施均不利于水稻籽粒灌漿期群體質量的優化。

圖2 抽穗后干物質積累量（2019 年）Fig.2 Dry matter accumulation amount after heading date(2019)

2.4 氮素穗肥施用期對秈粳雜交稻氮肥利用率的影響

從表4 可知，隨著穗肥施用期的推遲，氮肥農學利用率和氮肥偏生產力呈先上升后下降的趨勢，2019 年以抽穗前14d 施穗肥處理氮肥農學利用率和氮肥偏生力最高，分別為18.59 和50.51kg/kg，較其他處理分別提高4.92%～14.59%和12.60%～52.88%。其次是抽穗前21d 施穗肥處理，抽穗后7d 施穗肥，2 年平均氮肥農學利用率和氮肥偏生產力最低。這說明穗肥施用過早或過遲均不利于氮肥的吸收利用。

表4 氮素穗肥施用期對氮肥利用效率的影響Table 4 Effects of applying time of panicle fertilizer on nitrogen use efficiency

2.5 氮素穗肥施用期對秈粳雜交稻稻米品質的影響

表5 顯示，不同處理對水稻的稻米品質有不同影響。抽穗前35d 到抽穗后7d 施用穗肥對水稻出糙率和精米率影響較小，但顯著影響稻米整精米率，隨著穗肥施用期的推遲，水稻的整精米率呈先增加后降低的趨勢，抽穗前35d 施用穗肥顯著降低了整精米率，抽穗后14d 施用穗肥使糙米率、精米率和整精米率均顯著降低，表明過早（抽穗前35d）或過晚（抽穗后14d）施用穗肥均不利于稻米碾壓品質，使稻米碾壓品質下降。穗肥施用期對稻米外觀品質和蒸煮品質影響較大，隨著穗肥施用期的推遲，稻米堊白粒率和堊白度呈先下降后上升的趨勢，膠稠度呈下降趨勢，稻米外觀品質先上升后下降。

產量與稻米品質的相關性結果（表6）顯示，產量與稻米堊白粒率、堊白度和堿消值呈極顯著正相關關系，相關系數分別為0.639、0.613 和0.494，表明隨著產量的增加，稻米品質有變差的趨勢。

表6 產量與稻米品質相關性分析（2019 年）Table 6 Correlation analysis between yield and rice quality in 2019

3 討論

自甬優系列秈粳雜交稻出現以來，多個團隊對甬優系列的高產栽培技術、產量構成因素、源庫特征、干物質生產等方面作了大量研究，總結出甬優系列雜交稻具有總穎花量大、平均每穗粒數極高、抽穗后灌漿天數長、干物質量顯著或極顯著提高等特點，并提出高產攻關應通過控制有效穗數和主攻大穗的栽培方式。

3.1 穗肥施用期對群體結構和產量形成的影響

王曉燕等[6]認為，擴大庫容量是實現水稻高產、超高產的前提，應通過增加穗數、穗粒數或二者皆增加的途徑來實現。劉迎雪等[7]認為，重穗型品種增產的主要影響因子為每穗粒數和結實率，而穗肥是保證每穗粒數的關鍵。穗肥施用過早會造成高峰苗過多，群體質量惡化，穗肥施用過遲會使穗型和葉面積變小，均不利于高產的形成[8]；穗分化2 期施用穗肥有利于延緩葉片衰老，延長葉片功能期[9]。本研究也得出相似結論，抽穗前35～28d 施用穗肥，導致群體分蘗數量增多，但多形成小穗，造成穗粒數下降，葉片比例增多，莖穗比例下降，不利于形成良好的群體結構。抽穗期和抽穗后施穗肥，群體莖蘗數雖然適宜，后期光合性能較好，但由于庫容量受限制，群體干物質積累和莖葉養分輸出不高，產量也下降。抽穗前21～14d 施用穗肥有利于保持良好的群體結構，穗粒數增加，抽穗期后劍葉葉綠素含量適宜，有利于灌漿期群體干物質的積累和莖鞘干物質的輸出，因此獲得高產。

3.2 穗肥運籌對氮肥利用率的影響

根據水稻不同生育階段對氮素的需求，對氮肥進行合理運籌，使水稻各階段的氮肥利用率均達到最佳狀態，從而提高氮肥利用率，是保證水稻產量的同時減少氮素損失的有效措施。Peng 等[10]指出，水稻在幼穗分化期吸氮速率最大，且認為提高水稻氮肥利用率最直接有效的措施就是確定適宜的施氮量和穗肥施用時期。鄒長明等[11]研究發現，水稻對氮肥的吸收利用因追肥的時期不同而有明顯的差異，后期施肥的氮肥利用率明顯高于前期施肥。鐘旭華等[12]認為，穗粒肥施用顯著提高水稻的吸氮總量和產量，相同施氮量下，氮肥作為穗粒肥施用的吸收利用率和農學利用率比基肥和分蘗肥高。余鋒[13]以雜交稻品種Y 兩優900、Y 兩優6 號為試驗材料，發現幼穗分化2 期是雜交稻穗肥的最佳施用時期。研究[14-16]發現，高產氮高效品種（如鎮稻11 號）根系活力強、氮代謝酶活性高及氮素吸收利用能力強，莖稈干物質積累量增加及充實度加強，在生育后期可保持較高的群體氮素積累總量、光合勢、干物質積累量及群體生長率，從而實現產量及氮肥利用率同步提高。本研究認為，秈粳雜交稻甬優12 干物質生產能力強、氮素農學利用率及偏生產力高，以抽穗前21d 至抽穗前14d 施用穗肥的氮肥農學利用率和氮肥偏生產率最高，穗肥施用過早或過遲，氮肥農學利用率及氮肥偏生產率均下降。

3.3 穗肥運籌對稻米品質的影響

許多研究[17-20]表明，氮肥后移對水稻加工品質有顯著的影響，氮肥后移或增加后期氮肥供應能明顯提高水稻糙米率、精米率和整精米率，在不施基肥或基肥不足的情況下，效果更為明顯，主要在于灌漿結實期施氮可防止早衰，維持根系活力和葉片光合能力，顯著提高千粒重。但是本研究發現，在適宜的時期內施用穗肥（抽穗前21d至抽穗期14d）可以保持稻米具有較高的加工品質，穗肥施用過早或過晚則會造成稻米加工品質下降。對于穗肥施用時期對稻米外觀品質和蒸煮品質的影響，目前仍有不同的研究結果。萬靚軍等[21]認為，氮肥后移增加堊白的發生，使稻米外觀品質變劣。而張岳芳等[22]認為，施用?；ǚ士山档蛨装茁屎蛨装锥?，減少直鏈淀粉含量。成臣等[14]和潘圣剛等[23]研究表明，氮肥施用由生育前期向中后期轉移，堊白粒率和堊白度下降，米質改善。本研究認為，抽穗前施用穗肥，隨氮肥施用期的推遲，稻米的堊白粒率和堊白度均顯著下降，稻米外觀品質變好；穗后施用穗肥，隨著穗肥施用時期的推遲，稻米的堊白粒率和堊白度均呈上升趨勢，稻米外觀品質變差。

4 結論

綜上所述，在江西種植一季秈粳雜交稻，抽穗前14～21d 是一季秈粳雜交稻的最佳氮素穗肥施用期，有利于提高抽穗后葉片SPAD 值和群體干物質積累量，促進氮肥的吸收與利用，確保充足的穗數和較大的穗型，增產提質顯著。但隨著產量的增加，水稻外觀品質有所下降，如何解決產量增加和稻米品質下降的矛盾，需要作進一步的研究。